16.02.2009

Sternenexplosionen verdanken wir unser Leben

Sternenexplosionen verdanken wir unser LebenWas hier so schön in schillernden Farben leuchtet, ist der sogenannte "Katzenaugen-Nebel", bei dem es sich um einen planetarischen Nebel handelt, der im Endstadium eines sterbenden Sterns entstand. Foto: J.P. Harrington und K.J. Borkowski (University of Maryland), und NASA

Von Stefan Zeeh.

Schriesheim. "Sterne sterben irgendwann", machte Roland Janz seinen Zuhörern dieser Tage in der Schriesheimer Christian-Mayer-Volkssternwarte klar. So wird auch unsere Sonne in einigen Milliarden Jahren verglühen, doch davor wird sie dem Leben auf der Erde noch lange ihre Wärme spenden.

Wie bei allen anderen Sternen, geschieht das durch die Fusion von Wasserstoff zu Helium. Ein Stern wie unsere Sonne besteht nämlich zu etwa 90 Prozent aus Wasserstoff und zu ungefähr zehn Prozent aus Helium, dazu kommen noch geringe Anteile von Sauerstoff, Silizium, Kohlenstoff und einigen Metallen.

Die Kernfusion findet nur in dem etwa 15 Millionen Grad heißen Kern der Sonne statt. Dabei verbinden sich vier Protonen aus den Wasserstoffatomen zu einem Heliumkern, der allerdings aufgrund der Bindungsenergie zwischen den Protonen etwas leichter ist als die entsprechenden vier einzelnen Protonen.

Diese Massendifferenz wird nach der berühmten Einsteinschen Formel e = mc² direkt in Energie umgesetzt. 564 Millionen Tonnen Wasserstoff werden in 560 Millionen Tonnen Helium pro Sekunde fusioniert. "Die Sonne wird somit jede Sekunde um vier Millionen Tonnen leichter", machte Sternwartenleiter Janz die gewaltigen Dimensionen der Energieerzeugung in den Sternen deutlich. Bei der riesigen Gesamtmasse der Sonne spielt das aber keine Rolle.

"Bis durch die Kernfusion nur ein Prozent der Sonnenmasse verloren geht, würden 160 Milliarden Jahre vergehen", erläuterte Janz. Davor erleidet die Sonne, wie andere Sterne ihrer Art, aber ein anderes Schicksal. Wenn nämlich das Brennmaterial Wasserstoff weitgehend aufgebraucht ist, wird das vorhandene Helium zur weiteren Energiegewinnung genutzt, indem die Heliumatome zu Kohlenstoffatomen verschmelzen. Die Sonne bläht sich außerdem durch verschiedene Prozesse immer weiter auf, sodass sie ungefähr bis zur heutigen Bahn des Planeten Venus reicht. Schließlich wird die äußerste Hülle der Sonne abgestoßen, und diese bildet einen sogenannten planetarischen Nebel. Übrig bleibt der heiße Sonnenkern, dessen Strahlung die abgestoßene Gaswolke zum Leuchten anregt und der als sogenannter weißer Stern noch viele Milliarden Jahre vor sich hinglüht.

Bei noch größeren Sternen als unserer Sonne kommt es in der Endphase nicht nur zum Verbrennen des Heliums, sondern auch andere Elemente wie Kohlenstoff oder Eisen werden zur Energiegewinnung durch Kernfusion genutzt. Die Kernfusion endet allerdings mit dem Element Eisen. "Die Fusion noch schwererer Elemente bringt keinen Energiegewinn mehr", wusste Janz. Ist das Eisen aufgebraucht, kollabiert der Stern in Sekundenschnelle, wodurch sich eine riesige Druckwelle im Inneren des Sterns aufbaut, die sich nach außen in Form einer Supernova-Explosion wendet.

Bei den Sternenexplosionen wird genügend Energie frei, um noch schwerere Elemente zu bilden wie etwa Gold. So verdanken wir auf der Erde den vielen Sternenexplosionen seit der Entstehung des Universums unser Leben, war doch nach dem Urknall fast nur Wasserstoff im Universum vorhanden.

Erst durch die Kernfusion in den Sternen konnten sich schwerere Elemente bilden und durch die späteren Explosionen im Weltall ausbreiten. Diese von den sterbenden Sternen ausgehenden Gaswolken formten sich irgendwann wieder zu neuen Sternen sowie Planeten zusammen.

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Autor: Rhein-Neckar-Zeitung